35 kV線路短路故障繼電保護動作行為分析

郝松濤，王建杰，張敬平

(滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 故障概況及繼電保護動作情況

2009年10月30日13時25分28秒，滄州某110 kV變電站35 kV出線3323線路上U相接地(接地點1)，35 kV系統(tǒng)U相接地后，V、W相對地電壓抬升為線電壓，15時05分47秒，2號主變壓器35 kV W相引線對地放電(接地點2)，2號主變壓器2套保護差動動作跳開主變壓器三側斷路器(132、312、512)，全站失壓(此站目前只有1臺主變壓器)，此變電站主接線及故障電流流向如圖1所示。該次故障的起因是，3323線路U相單相接地故障，引起35 kV系統(tǒng)V相和W相對地電壓升高為線電壓，逼近一次設備的對地絕緣水平，最終導致2號主變壓器35 kV W相引流線處(接地點2)對地放電，形成短路故障。

2號主變壓器2套保護均為北京四方CSC-326FA(V1.33)保護裝置，保護Ⅰ差動采用的是諧波閉鎖原理，保護Ⅱ差動采用的是模糊識別理論。2套差動保護電流門檻定值均為0.9 A，比率制動系數(shù)均為0.5。短路故障發(fā)生后，保護Ⅰ21 ms V相比率差動動作，U、W相比率差動未動作；保護Ⅱ 20 ms比率差動動作，53 ms W相比率差動動作,U相比率差動未動作。

圖1 變電站主接線及故障電流流向

2 繼電保護動作行為分析

2.1 保護Ⅰ動作報告分析

在故障發(fā)生后21 ms時，由保護I動作報告(見圖2)可知：

圖2 保護I動作報告

a. V相差動電流約等于4 A，根據(jù)北京四方公司CSC326型主變壓器保護裝置說明書中差流計算公式，可得高壓側短路電流約為6.9 A。根據(jù)高壓側TA變比600/5，知110 kV側短路電流約為830 A，35 kV短路電流約為2.6 kA。

b. 高壓側U相電流和W相電流大小相等、相位相反，呈明顯U、W相短路特征。

c. 中壓側W相無故障電流。

d. U相比率差動未動作。

根據(jù)北京四方公司CSC-326型保護裝置技術說明書差動電流計算公式可得:

U相差動電流和制動電流分別是：

由于U相差動電流和制動電流都為0,即U相動作點位于差動保護動作特性曲線(見圖3)坐標系原點，結合圖3可知，U相差動在動作區(qū)外,U相差動動作正確。

Ie-高壓側額定電流的二次值，文中Ie為1.75 A；Icd-差動門檻定值，文中Icd為0.9 A；KID-比率制動系數(shù)，文中KID為0.5；Isd-速斷定值，文中Isd為14 A

e. V相比率差動動作。

根據(jù)北京四方公司CSC-326型保護裝置技術說明書差動電流計算公式可得：

V相差動電流和制動電流分別是：

根據(jù)V相差動電流為4 A，V相制動電流為2 A，結合圖3可知V相差動在動作區(qū)內(nèi),V相差動正確動作。

f. W相比率差動未動作。

根據(jù)北京四方公司CSC-326型保護裝置技術說明書差動電流計算公式可得：

=8.0ej180°

W相差動電流和制動電流分別是：

根據(jù)W相差動電流為4 A，W相制動電流為6 A，結合圖3知W相差動在動作區(qū)內(nèi)，W相動作點比較靠近制動區(qū)，受保護算法的影響，該點出口動作需要較長時間。由圖1可知，高壓側電流波形在故障后期出線平頂，說明TA在故障后期出現(xiàn)了飽和，產(chǎn)生了一定的二次諧波，閉鎖了W相差動。并且在故障后期W相二次諧波閉鎖出現(xiàn)了變位，進一步說明W相差動沒有動作的原因是二次諧波閉鎖。所以W相差動不動作正確。

2.2 保護Ⅱ動作報告分析

保護Ⅱ動作報告截圖如圖4所示，由圖4知保護Ⅱ與保護Ⅰ的區(qū)別是保護ⅡW相差動動作。由于保護Ⅱ差動保護采用的是模糊識別理論，故障后期出現(xiàn)的二次諧波不會影響W相差動動作，所以保護Ⅱ動作行為正確。

3 防范措施

預防單相接地故障的發(fā)生,需要合理安排檢修,及時清除線路障礙,盡量縮短檢修時間,提高檢修質(zhì)量。另外，在春、秋兩季認真組織清除線路障礙，對線路絕緣子進行擦拭維護，減少線路放電。可以采用以下方法進行預防：定期對配電線路進行檢查，注意控制線路與周邊事物的間距，拉線螺栓、固定螺絲和電線的松緊度要合適，不允許出現(xiàn)松動、脫落的跡象；各種配電設備例如避雷針、防斷電熔絲等，要保護其絕緣性，定期對配電設備進行檢測，應選用質(zhì)量有保障的產(chǎn)品，對損壞的和不合格的產(chǎn)品應及時進行更換；電網(wǎng)上的配電線路，也要提高其絕緣性。

圖4 保護II動作報告